PL229741B1

PL229741B1 - Microbial utilization of waste generated in the production of biodiesel and the waste vegetable fats

Info

Publication number: PL229741B1
Application number: PL403591A
Authority: PL
Inventors: Eugeniusz Woźnikowski; Marcin Baszczok
Original assignee: Skotan Spolka Akcyjna; Skotan Spólka Akcyjna
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2018-08-31
Also published as: PL403591A1

Abstract

Wynalazek ujawnia przemysłowy sposób utylizacji mieszaniny odpadów uzyskiwanych w produkcji biodiesla zawierających mieszaninę frakcji glicerolowej, degummingu i innych tłuszczów roślinnych oraz ich biologicznych związków na surowiec spożywczy lub/i materiał paszowy, które mogą być uzyskiwane tym sposobem.The invention discloses an industrial method for the utilization of a mixture of waste obtained in the production of biodiesel containing a mixture of glycerol fraction, degumming and other vegetable fats and their biological compounds into food and / or feed material that can be obtained by this method.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób hodowli drożdży spożywczych i/lub paszowych Yarrowia lipolytica z użyciem fermentorów przemysłowych o objętości minimum 10 m³ na mieszaninie wody glicerynowej, degummingu oraz innych odpadowych tłuszczów roślinnych i/lub ich pochodnych, zwłaszcza powstających w trakcie wytwarzania lub obróbki produktów spożywczych.The present invention relates to a method for breeding yeast food and / or feed Yarrowia lipolytica using fermentors industrial a volume of at least 10 m ³ for a mixture of water glycerol, degummingu and other waste vegetable and / or their derivatives, in particular arising during the manufacture or processing of food products.

Produkcja naturalnych komponentów oleju napędowego czyli tzw. biodiesla polega zasadniczo na otrzymywaniu estrów kwasów tłuszczowych z trójglicerydów pochodzenia naturalnego (najczęściej tłuszcze roślinne) na drodze ich transestryfikacji. Patent USA 2,271,619 ujawnia sposób przemiany glicerydów wyższych kwasów tłuszczowych w estry krótkich alkoholi poprzez dodawanie nasyconego jednowodorotlenowego alkoholu alifatycznego posiadającego mniej niż pięć atomów węgla w obecności zasadniczo bezwodnego wodorotlenku metalu alkalicznego działającego jako katalizator. Zgodnie z tym patentem proces należy prowadzić w reaktorze w temperaturze od 86 do 212°F (tj. od 30 do 100°C). Ilość alkoholu nie powinna przekraczać więcej niż 1.75 równoważników glicerydu. Ilość katalizatora to od 0.1 do 0.5% wag. glicerydu.Production of natural diesel fuel components, i.e. In biodiesel, fatty acid esters are obtained from triglycerides of natural origin (most often vegetable fats) by transesterification. US Patent 2,271,619 discloses a method of converting higher fatty acid glycerides to short alcohol esters by adding a saturated monohydric aliphatic alcohol having less than five carbon atoms in the presence of substantially anhydrous alkali metal hydroxide to act as a catalyst. According to this patent, the process is to be carried out in a reactor at a temperature of 86 to 212 ° F (ie, 30 to 100 ° C). The amount of alcohol should not exceed 1.75 glyceride equivalents. The amount of catalyst is from 0.1 to 0.5% by weight. glyceride.

Późniejsze patenty poprawiają lub uzupełniają opisany sposób. Patenty USA: 2,360,844; 2,383,632; 2,383,580; 2,383,581; 2,383,614; 2,383,633; 2,383,596; 2,383,599 opisują odpowiednio kolejne warianty metody ujawnionej w US 2,271,619 polegające na: a) dodawaniu kwasu do procesu i fazy suszenia rozpyłowego; b) dodaniu etapu oddestylowania nieprzereagowanego alkoholu; c) badaniu wpływu katalizatora - sugerowanie stosowania zakresu pH od 5 to 7; d) stosowanie techniki częściowych estrów kwasów tłuszczowych; e) odzyskiwanie nieprzereagowanego alkoholu i acydyfikację cieczy w celu poprawienia rozdziału estrów i gliceryny; f) przerabianie różnymi metodami glicerydów, które uległy tylko częściowej reakcji; g) dodawanie, dodatkowo do jednowodorotlenowego alkoholu alifatycznego (nie metanolu), porcji metanolu w celu poprawienia rozdziału faz płynnych; oraz h) dodawanie rozpuszczalnika w celu poprawienia rozdziału faz.Later patents improve or supplement the described method. US Patents: 2,360,844; 2,383,632; 2,383,580; 2,383,581; 2,383,614; 2,383,633; 2,383,596; 2,383,599 respectively describe further variants of the method disclosed in US 2,271,619 which consist of: a) adding acid to the process and the spray-drying phase; b) adding a step for distilling off unreacted alcohol; c) studying the effect of the catalyst - suggesting the use of a pH range from 5 to 7; d) applying the technique of partial fatty acid esters; e) recovering unreacted alcohol and acidifying the liquid to improve the separation of esters and glycerin; f) treating glycerides which have only partially reacted by various methods; g) adding, in addition to the monohydric aliphatic alcohol (not methanol), a portion of methanol to improve liquid phase separation; and h) adding a solvent to improve phase separation.

Inne patenty proponują dalej idące modyfikacje i udoskonalenia. Patenty USA: 2,494,366; 2,383,601; 3,963,699; 4,303,590; 4,371,470; 4,668,439; 5,399,731; 5,434,279; i 5,525,126 również zasadniczo bazują na technologii opisanej w patencie USA nr 2,271,619. Dotyczą one odpowiednio: a) dodawania właściwej ilości kwaśnego katalizatora do katalizatora zasadowego; b) ponownego dodawania kwaśnego katalizatora estryfikacji; c) prowadzenia procesu na zrównoważonym poziomie temperatury i ciśnienia od próżni do ciśnienia atmosferycznego, d) dodania drugiego etapu katalizy alkalicznej; e) dodania drugiego etapu estryfikacji i usuwania estru alkilowego za pomocą absorbenta; f) wprowadzania alkoholu w postaci gazowej; g) prowadzenia reakcji w niższej temperaturze i z dodatkową ilością kwasu; g) wprowadzenie udoskonalonej metody rozdziału faz wykorzystującej kwas; oraz h) stosowanie katalizatora będącego mieszaniną octanu wapnia i octanu baru.Other patents propose further modifications and improvements. US Patents: 2,494,366; 2,383,601; 3,963,699; 4,303,590; 4,371,470; 4,668,439; 5,399,731; 5,434,279; and 5,525,126 are also essentially based on the technology described in US Patent No. 2,271,619. These relate to: a) adding the correct amount of acid catalyst to the base catalyst; b) re-adding the acid esterification catalyst; c) operating the process at a balanced temperature and pressure level from vacuum to atmospheric pressure, d) adding a second alkali catalysis step; e) adding a second esterification step and removing the alkyl ester with an absorbent; (f) introducing gaseous alcohol; g) carrying out the reaction at a lower temperature and with additional acid; g) introducing an improved acid phase separation method; and h) using a mixture catalyst of calcium acetate and barium acetate.

Niezależnie od stosowanej technologii zasadniczym produktem odpadowym powstającym w wyniku transestryfikacji trójglicerydów wymagającym zagospodarowania jest tzw. frakcja glicerolowa, którą stanowią rozpuszczalne hydrofilowe produkty reakcji, tj. gliceryna, resztki użytego katalizatora, oraz pozostałości estrów kwasów tłuszczowych i innych odczynników stosowanych w trakcie dalszych etapów rozdziału produktów transestryfikacji np. kwas fosforowy i sole nieorganiczne. W większości procesów przemysłowych wykorzystywanych obecnie do produkcji biodiesla i/lub utylizacji powstających odpadów frakcja glicerolowa przybiera postać tzw. „wody glicerolowej” zawierającej: glicerynę o stężeniu 20%-80%, oraz pozostałości z procesu technologicznego takie jak: mydła (0-5%), estry metylowe kwasów tłuszczowych (0-5%), metanol (0-1%), monoglicerydy (0-6%), popiół (0-5%) i woda jako dopełnienie do 100% objętości.Regardless of the technology used, the basic waste product resulting from the transesterification of triglycerides that requires disposal is the so-called glycerol fraction, which are soluble hydrophilic reaction products, i.e. glycerin, residues of the catalyst used, and residues of fatty acid esters and other reagents used in the further separation steps of transesterification products, e.g. phosphoric acid and inorganic salts. In most industrial processes currently used for the production of biodiesel and / or utilization of the generated waste, the glycerol fraction takes the form of the so-called "Glycerol water" containing: glycerin at a concentration of 20% -80%, and residues from the technological process such as: soaps (0-5%), fatty acid methyl esters (0-5%), methanol (0-1%), monoglycerides (0-6%), ash (0-5%) and water to make up to 100% of the volume.

Kolejnym trudnym do utylizacji odpadem powstającym w trakcie produkcji biodiesla jest tzw. „degumming” powstający podczas odszlamowywania tj. wstępnego czyszczenia i dostosowywania odczynu pH tłuszczów roślinnych lub zwierzęcych do transestryfikacji, obejmującego działanie kwasem fosforowym. Powstający w efekcie odpad zawiera głównie pochodne kwasu fosforowego występującego w związkach z tłuszczami, białkami oraz innymi obecnymi w tłuszczach makrocząsteczkami. Ponadto odpad ten zawiera także wolne tłuszcze roślinne i zwierzęce o różnym stężeniu 0-10%, białko o różnym stężeniu 0-10%, popiół w ilości 0-5%, glicerynę 0-1% oraz wodę.Another waste that is difficult to utilize during the production of biodiesel is the so-called The "degumming" that occurs during degumming, ie pre-cleaning and the pH adjustment of vegetable or animal fats for transesterification, including treatment with phosphoric acid. The resulting waste mainly contains phosphoric acid derivatives present in compounds with fats, proteins and other macromolecules present in fats. In addition, this waste also contains free vegetable and animal fats of various concentrations of 0-10%, protein of various concentrations of 0-10%, ash in the amount of 0-5%, glycerin 0-1% and water.

Zagospodarowanie i/lub utylizacja powstających odpadów stanowi istotny problem w procesie produkcji biodiesla.The management and / or utilization of the generated waste is a significant problem in the biodiesel production process.

Równie istotnym problemem jest utylizacja odpadowych tłuszczów pochodzenia roślinnego stosowanych w przemyśle spożywczym. Przykładami takich odpadów są: płynna margaryna, przetermiPL 229 741 B1 nowane oleje spożywcze lub zużyte oleje spożywcze, które nie nadają się do dalszego wykorzystania w produkcji (zwłaszcza obróbce termicznej takiej jak np. pieczenie lub smażenie) wyrobów spożywczych. Przykładem takich tłuszczy może być zużyty olej wykorzystywany wcześniej do produkcji frytek.An equally important problem is the utilization of waste vegetable fats used in the food industry. Examples of such waste are: liquid margarine, processed cooking oils or used cooking oils that are not suitable for further use in the production (especially heat treatment such as e.g. baking or frying) of food products. An example of such fats is used oil previously used for the production of French fries.

Celem wynalazku jest dostarczenie sposobu pozwalającego na łatwą utylizację mieszaniny wspomnianych odpadów.The object of the invention is to provide a method which allows easy disposal of the mixture of said wastes.

Szczególnym celem wynalazku jest dostarczenie wydajnego sposobu uzyskiwania z tych odpadów łatwo przyswajalnej biomasy o wysokiej wartości odżywczej, który to sposób może być stosowany w skali wielko przemysłowej do utylizacji tych odpadów. Otrzymywana biomasa powinna charakteryzować się wysoką zawartością łatwo przyswajalnego białka i witamin oraz nadawać się do wykorzystania jako surowiec do produkcji spożywczej i/lub materiał paszowy.A particular object of the invention is to provide an efficient method of obtaining easily digestible biomass with high nutritional value from this waste, which method can be used on a large industrial scale for the disposal of this waste. The obtained biomass should have a high content of easily digestible protein and vitamins and be suitable for use as a raw material for food production and / or feed material.

Nieoczekiwanie, tak określone problemy zostały rozwiązane w niniejszym wynalazku.Surprisingly, the problems thus defined have been solved by the present invention.

Przedmiotem wynalazku jest przemysłowy sposób utylizacji odpadów uzyskiwanych w produkcji biodiesla oraz odpadowych tłuszczów roślinnych, w którym drożdże gatunku Yarrowia lipolytica hoduje się na pożywce składającej się z wodnego roztworu zawierającego jako źródło węgla mieszaninę zawierającą wodę glicerynową oraz degumming, w temperaturze poniżej 34°C, zwłaszcza od 28°C do 31°C, natlenieniu pożywki wynoszącym powyżej 20% stanu nasycenia O2, utrzymując wartość pH od 2,5 do 7,5, do zasadniczego zużycia dostępnego źródła węgla zawartego w pożywce, przy czym hodowlę prowadzi się zwłaszcza w sposób periodycznie powtórzeniowy, zastępując każdorazowo po zakończeniu jednego cyklu część brzeczki pohodowlanej świeżą porcją pożywki, charakteryzujący się tym, że hoduje się szczep Yarrowia lipolytica SKOTAN zdeponowany w IBPRS pod numerem dostępu KKP 2018 p na pożywce składającej się z wodnego roztworu zawierającego jako źródło węgla od 20,0 do 70,0 g/L mieszaniny zawierającej wodę glicerynową, degumming oraz odpadowe tłuszcze roślinne w stosunku wagowym woda glicerynowa : degumming : odpadowe tłuszcze roślinne wynoszącym 30-50% : 30-50% : 10-30%.The subject of the invention is an industrial method of utilization of waste obtained in the production of biodiesel and waste vegetable fats, in which yeast of the Yarrowia lipolytica species is grown on a medium consisting of an aqueous solution containing a mixture containing glycerin water as a carbon source and degumming at a temperature below 34 ° C, especially from 28 ° C to 31 ° C, oxygenation of the medium above 20% of O2 saturation, maintaining the pH value from 2.5 to 7.5, until substantial consumption of the available carbon source contained in the medium, the cultivation being carried out especially batchwise repeated, each time replacing a part of the post-culture broth with a fresh portion of the medium, characterized by the fact that the Yarrowia lipolytica SKOTAN strain, deposited in the IBPRS under the accession number KKP 2018 p, is grown on a medium consisting of an aqueous solution containing as a carbon source from 20.0 to 70.0 g / L of a mixture containing glycerin water, d egumming and waste vegetable fats in the weight ratio glycerin water: degumming: waste vegetable fats of 30-50%: 30-50%: 10-30%.

Korzystnie, pożywka zawiera dodatkowo co najmniej jeden składnik wybrany z grupy obejmującej: siarczan amonu, fosforan potasu, siarczan magnezu, mocznik, tiaminę, wodorotlenek sodu, ekstrakt drożdżowy, namok kukurydziany, w ilości od 0,5 do 15 g/l pożywki.Preferably, the medium additionally comprises at least one component selected from the group consisting of: ammonium sulfate, potassium phosphate, magnesium sulfate, urea, thiamine, sodium hydroxide, yeast extract, corn steep in an amount from 0.5 to 15 g / l of medium.

Korzystnie, hodowlę prowadzi się przy pH od 3,4 do 3,9, korzystnie na poziomie 3,7±0,1.Preferably, the cultivation is carried out at a pH of 3.4 to 3.9, preferably at a level of 3.7 ± 0.1.

Korzystnie, uzyskiwaną biomasę suszy się rozpyłowo, w temperaturze 200°C na wlocie i 90°C na wylocie tunelu lub poprzez suszenie walcowe w temperaturze 155-165°C do osiągnięcia wilgotności poniżej 5% zawartości wody.Preferably, the resulting biomass is spray-dried at a temperature of 200 ° C at the inlet and 90 ° C at the exit of the tunnel, or by roller drying at 155-165 ° C until a moisture content of less than 5% of the water content is obtained.

Korzystnie, uzyskiwaną biomasę poddaje się działaniu superkawitacji.Preferably, the resulting biomass is subjected to a super cavitation treatment.

Korzystnie, hodowlę prowadzi się w objętości co najmniej 10 000 litrów.Preferably, the culture is carried out in a volume of at least 10,000 liters.

Korzystnie, z oddzielanej brzeczki pohodowlanej uzyskuje się od 15 do 35 g/L suchej masy drożdży.Preferably, 15 to 35 g / L yeast dry matter is obtained from the separated post-culture broth.

Korzystnie, zawartość białka w suchej biomasie wynosi od 35 do 45% wagowych.Preferably, the protein content of the dry biomass is from 35 to 45% by weight.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest zastosowanie szczepu Yarrowia lipolytica SKOTAN zdeponowanego w IBPRS pod numerem dostępu KKP 2018 p do utylizacji mieszaniny odpadów zawierającej wodę glicerynową, degumming oraz odpadowe tłuszcze roślinne zgodnie ze sposobem według wynalazku określonym powyżej.Another object of the invention is the use of the Yarrowia lipolytica SKOTAN strain deposited with the IBPRS under accession number KKP 2018 p for the disposal of a waste mixture containing glycerin water, degumming and waste vegetable fats according to the method of the invention as defined above.

Korzystnie, uzyskiwana biomasa jest wykorzystywana w produkcji pasz lub dodatków spożywczych.Preferably, the obtained biomass is used in the production of feed or food additives.

W przykładowej realizacji wynalazku hodowlę należy prowadzić w temperaturze 25-35°C (korzystnie około 30°C ± 1), przy szybkości obrotów mieszadła około 200 obrotów/minutę, szybkości napowietrzania 0,8-4 L powietrza/1L pożywki/minutę (korzystnie około 1-1,5 L powietrza/1 L pożywki/minutę). Odczyn pH można utrzymywać automatycznie za pomocą 30% r-ru NaOH. W przypadku powstania obfitej piany można użyć środka do gaszenia piany.In an exemplary embodiment of the invention, the cultivation should be carried out at a temperature of 25-35 ° C (preferably about 30 ° C ± 1), a stirrer speed of about 200 rpm, an aeration rate of 0.8-4 L of air / 1L of medium / minute (preferably 1-1.5 L air / 1 L medium / minute). The pH can be kept automatically with 30% NaOH solution. If abundant foam develops, a foam extinguishing agent can be used.

Sterowalność procesu za pomocą PH-STATU polega na kontroli poziomu pH pożywki stosowanej w produkcji drożdży paszowych. Kontrola polega na monitorowaniu zmian wartości pH medium hodowlanego zachodzących w trakcie produkcji drożdży. Sterownik utrzymuje poziom pH na wartości 3,7 przy oscylacjach pH w granicach 3,65-3,8. Startowe pH na poziomie 3,7 jest wymogiem bezwzględnym i uzyskiwanym poprzez dozowanie r-ru wodorotlenku sodu i/lub kwasu siarkowego. Ustalony poziom pH ogranicza rozwój niepożądanej flory bakteryjnej i pozwala uzyskać jednorodną kulturę drożdży Y. lipolytica pozbawioną innych grzybów i bakterii.The controllability of the process by means of PH-STAT is based on the control of the pH level of the medium used in the production of fodder yeast. The control consists in monitoring the changes in the pH value of the culture medium during the production of yeast. The controller maintains the pH level at 3.7 with pH oscillations in the range of 3.65-3.8. A starting pH of 3.7 is an absolute requirement and is achieved by dosing sodium hydroxide and / or sulfuric acid. The adjusted pH level limits the development of undesirable bacterial flora and allows to obtain a homogeneous Y. lipolytica yeast culture devoid of other fungi and bacteria.

Wzrost wartości pH ponad 4,0 oznacza zakończenie procesu produkcji drożdży i świadczy o wykorzystaniu całości dostępnych odżywczych składników pożywki.An increase in the pH value above 4.0 means the end of the yeast production process and indicates the use of all available nutritional components of the medium.

Kolejnym istotnym parametrem hodowli jest temperatura pożywki. Temperatura podawanych składników wzrostowych i samego medium hodowlanego nie powinna przekraczać 34°C. Optymalna temperatura mieszaniny reakcyjnej to 30-31°C.Another important culture parameter is the temperature of the medium. The temperature of the fed growth components and the growth medium itself should not exceed 34 ° C. The optimal temperature of the reaction mixture is 30-31 ° C.

PL 229 741 Β1PL 229 741 Β1

Istotnym parametrem jest także natlenienie hodowli. Natlenienie powinno wynosić powyżej 20% stanu nasycenia O2. Poziom natlenienia wpływa na efektywność hodowli oraz morfologię komórek drożdżowych. W wyniku pełnego natlenienia uzyskiwane są drożdże jak niżej na Fig. 1. O niedostatecznym natlenieniu pożywki świadczy obecność form mycelialnych drożdży Y. lipolytica (fig. 2).An important parameter is also the oxygenation of the culture. Oxygenation should be above 20% of O2 saturation. The level of oxygenation affects the efficiency of culture and the morphology of yeast cells. As a result of complete oxygenation, yeasts are obtained as in Fig. 1 below. Insufficient oxygenation of the medium is evidenced by the presence of mycellial forms of the yeast Y. lipolytica (Fig. 2).

Hodowle należy prowadzić do wyczerpania dostępnego źródła węgla z podłoża hodowlanego. Tak prowadzony proces propagacji drożdży pozwala uzyskać 20 g/L, suchej masy drożdży, z szybkością 1,2-2,0 g/1 h, z wydajnością całkowitą 0,3-0,4 g suchej masy drożdży/g frakcji glicerolowej.Cultures should be carried out until the available carbon source from the culture medium is depleted. The yeast propagation process carried out in this way allows to obtain 20 g / L of yeast dry matter at the rate of 1.2-2.0 g / 1 h, with a total yield of 0.3-0.4 g of yeast dry matter / g of glycerol fraction.

W hodowli można wykorzystać szczep Yarrowia lipolytica SKOTAN zdeponowany w IBPRS pod numerem dostępu KKP 2018 p.The Yarrowia lipolytica SKOTAN strain deposited with IBPRS under the accession number KKP 2018 p.

Szczep Yarrowia lipolytica SKOTAN został zdeponowany w organie depozytowym działającym zgodnie z traktatem budapesztańskim prowadzonym przez Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego (dalej IBPRS), ul. Rakowiecka 36, 02-532 Warszawa i uzyskał numer dostępu KKP 2018 p. Jest to szczep pochodzenia dzikiego, który został wybrany spośród wielu innych testowanych w trakcie opracowywania wynalazku szczepów tego gatunku należących do kolekcji Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. Jako kryteria selekcyjne wybrano przede wszystkim warunki procesu hodowlanego opartego na pożywce bazującej na wskazanej mieszaninie odpadów z produkcji biodiesla i produkcji spożywczej. Przede wszystkim, dla tego szczepu udało się, w porównaniu z innymi testowanymi szczepami drożdży gatunku Yarrowia lipolytica, uzyskać wyjątkowo korzystne wydajności produkcji biomasy oraz znaczną tolerancję na niekorzystne warunki procesu hodowli takie jak wzrastające ciśnienie osmotyczne oraz stosunkowo niskie pH pożywki. Dzięki temu hodowla takiego szczepu jest dużo prostsza, ponieważ istnieje niskie ryzyko jej zanieczyszczenia przez inne mikroorganizmy. Jednocześnie uzyskiwana biomasa posiada korzystne właściwości odżywcze takie jak wysoka zawartość łatwo przyswajalnego białka, kwasu kynoreinowego i witamin, zwłaszcza z grupy B. Dzięki temu może być ona stosowana jako wysokowartościowy dodatek paszowy i/lub surowiec do produkcji spożywczej.The Yarrowia lipolytica SKOTAN strain has been deposited with the depository authority operating in accordance with the Budapest Treaty run by the Institute of Agricultural and Food Biotechnology (hereinafter IBPRS), ul. Rakowiecka 36, 02-532 Warsaw and obtained the accession number KKP 2018 p. It is a wild-origin strain that was selected from among many other strains of this species tested during the development of the invention from the collection of the University of Life Sciences in Wrocław. As selection criteria, the conditions of the breeding process based on a medium based on the indicated mixture of waste from biodiesel production and food production were selected. First of all, for this strain, compared to other tested yeast strains of the Yarrowia lipolytica species, it was possible to obtain exceptionally favorable biomass yields and a significant tolerance to unfavorable conditions of the cultivation process, such as increasing osmotic pressure and relatively low pH of the medium. This makes the cultivation of such a strain much easier, as there is a low risk of contamination by other microorganisms. At the same time, the obtained biomass has favorable nutritional properties, such as a high content of easily digestible protein, kynoreic acid and vitamins, especially from the B group. Thus, it can be used as a high-quality feed additive and / or raw material for food production.

Sposobem według wynalazku otrzymywane są drożdże zawierające od 40 +/- 5% białka w suchej masie. Cechują się wysoką zawartością suchej masy (śr. 95%) oraz zawartością popiołu surowego (max. 10%). Białko tych drożdży jest szczególnie cenne ze względu na wysoką zawartość lizyny, charakteryzuje się również dobrą przyswajalnością przez zwierzęta. Poniżej w tabeli nr 1 podano średni skład chemiczny i wartość pokarmowa drożdży paszowych Yarrowia lipolytica.The method according to the invention produces yeasts containing 40 +/- 5% protein in dry matter. They are characterized by high dry matter content (average 95%) and raw ash content (max. 10%). The protein of these yeasts is especially valuable due to the high content of lysine, it is also characterized by good digestibility by animals. Table 1 below shows the average chemical composition and nutritional value of Yarrowia lipolytica fodder yeast.

Tabela 1: Średni skład chemiczny drożdży paszowych Yarrowia lipolyticaTable 1: Average chemical composition of Yarrowia lipolytica feed yeast

Średni skład chemiczny i wartość pokarmowa Average chemical composition and nutritional value Wyszczególnienie Wartość Description Value Sucha masa 95(%) Białko ogólne 4O/-5(%) Tłuszcz surowy lói%i Włókno surowe 35 (%) Kwas kynureinowy 3,35 gg/g Popiół 7łi, Arginina 13.5 g/kg Histydyna 7,8 g/kg Izolcucyna 12,9g/kg Leucyna 20,00g/kg Lizyna 20,5 g/kg Metionina 4,5 g/kg Fenyloalanina 12,3 g/kg Treonina 20,8g/kg T ryptofan 10,3g/k g Walina 15,8 g/kg Ca 1.54 g/kg P 4,86g/kg K 13,4g/kg Mg l,87g/kg Na 10,3 g/kg Zn 7,2 mg/kg Mn Poniżej 2,5 Cu 6,78 mg/kg Fe 12,4 mg/kg Dry weight 95 (%) Total protein 4O / -5 (%) Crude fat lói% i Crude fiber 35 (%) Kynureic acid 3.35 gg / g Ash 7łi, Arginine 13.5 g / kg Histidine 7.8 g / kg Isolucin 12.9 g / kg Leucine 20.00 g / kg Lysine 20.5 g / kg Methionine 4.5 g / kg Phenylalanine 12.3 g / kg Threonine 20.8 g / kg T rptophan 10.3 g / k g Valine 15.8 g / kg Ca 1.54 g / kg P 4.86 g / kg K 13.4g / kg Mg 1.87g / kg At 10.3 g / kg Zn 7.2 mg / kg Me Less than 2.5 Cu 6.78 mg / kg Fe 12.4 mg / kg Wymagania organofepiyczne Requirements organophepiic Batwą - kremowa do jasnobrązowej, niedopuszczalna brunatna lub czarna wskazująca na przypalenie podczas suszenia. Smak - swoisty drożdżowy Zanach - swoisty. niedonuszczalnv ϊηην obcv. a szczególnie zaoach spalenizny lub dymu Wielkość cząstek - drożdże powinny przesiewać sie przez sito o wymiarach boków oczek kwadratowych 4min. pozostałe na sicie niewielkie gródki lub płatki w ilości nie większej niż 5% wagowych, powinny być łatwo rozcieralne. Batwa - cream to light brown, unacceptable brown or black indicating burns during drying. Taste - specific yeast Zanach - peculiar. unacceptable ϊηην foreign. especially in places of burning or smoke Particle size - yeast should sieve through a sieve with the sides of 4 minutes square mesh. small lumps or flakes remaining on the sieve in an amount not greater than 5% by weight should be easily rubbed.

PL 229 741 B1PL 229 741 B1

Ponadto białko drożdży Yarrowia lipolytica ma wysoką wartość biologiczną wynoszącą 80%. Drożdże te są również bogatym źródłem witamin zwłaszcza grupy B. Zawartość witaminy B i wynosi 95 mg kg^-1, B2 15,9 mg kg^-1 natomiast witaminy B12 - 60 pg/kg.In addition, Yarrowia lipolytica yeast protein has a high biological value of 80%. These yeasts are also a rich source of vitamins, especially of group B. The content of vitamin B amounts to 95 mg kg ^-1 , B2 15.9 mg kg ^-1, and vitamin B12 - 60 pg / kg.

P r z y k ł a d 1. Przemysłowy sposób hodowli drożdży paszowych Yarrowia lipolytica na mieszaninie: wody glicerynowej, degummingu oraz odpadowych tłuszczów roślinnych w instalacji przemysłowej przy objętości netto fermentorów minimum 10 m³.Example 1. An industrial method of growing Yarrowia lipolytica fodder yeast on a mixture of: glycerin water, degumming and waste vegetable fats in an industrial installation with a net volume of fermenters of at least 10 m ³ .

Proces produkcji rozpoczyna się od przyjęcia surowców: wody glicerynowej, degummingu, oraz odpadowych tłuszczów roślinnych które są magazynowane w odrębnych zbiornikach o objętości do 60 m³ każdy, w temperaturze > 65°C przez czas nie przekraczający 72 godziny. Komponenty te są następnie przepompowywane do kolejnego zbiornika (15 m³), gdzie mieszane są w stosunku około 40%:40%:20% (plus/minus 10% w ramach każdego składnika). Tak przygotowana mieszanina służy do przygotowania podłoża hodowlanego o końcowym składzie: woda glicerynowa 40 g/L, degumming 40 g/L, 20 g/L inne tłuszcze, namok kukurydziany 1 g/L, MgSO4 7H2O) 0,3 g/L; (NH4)2SO4 14 g/L, (NH4)3PO4 1 g/L. Podłoże zaszczepiane jest inoculum, którym może być biomasa z hodowli wcześniejszej, pozostawiona w ilości takiej, aby w rozpoczynającej się hodowli jej ilość wynosiła 5-8 g/L. W przypadku cyklicznego odświeżania hodowli, co 10 dni, inoculum stanowi zaczyn z hodowli wyprowadzonej ze skosu i prowadzonej w bioreaktorze o objętości minimum 1000 litrów. Hodowla właściwa prowadzona jest przez 8 godzin (do osiągnięcia plonu biomasy 30 g/L) w temperaturze 30-31°C i w pH 3,7. Stałe pH hodowli utrzymywane jest poprzez dozowanie kwasu siarkowego lub wodorotlenku sodu. Po zakończeniu hodowli jest ona przepompowywana do zbiornika buforowego i wychładzana do temp. 10°C, a następnie w nim magazynowana w temp. 10°C, do 5 godzin. W kolejnym etapie biomasa jest odwirowywana w wirówce talerzowej przy prędkości około 10 000 obr/min. Odciek jest częściowo zawracany do przygotowania nowej hodowli, a jego nadmiar zrzucany do ścieków lub/i wykorzystywany do produkcji nawozów ogrodniczych. Biomasa zawierająca od 18 do 21% suchej masy przepompowywana jest do zbiornika gęstwy, gdzie magazynowana jest w temperaturze pokojowej przez 3-5 godzin. Unieczynnienie biomasy wyhodowanych drożdży uzyskujemy dwoma metodami dobieranymi w zależności od przeznaczenia masy drożdżowej i tak:The production process starts with the raw material: water glycerol, degummingu and waste of vegetable fats which are stored in separate tanks with a volume of 60 ^m3 each, at a temperature> 65 ° C for a period not exceeding 72 hours. These components are then pumped to the next tank (15 m ^3), wherein are mixed in a ratio of about 40%: 40%: 20% (plus / minus 10% for each component). The mixture prepared in this way is used to prepare the culture medium with the final composition: glycerin water 40 g / L, degumming 40 g / L, 20 g / L other fats, corn steep liquor 1 g / L, MgSO4 7H2O) 0.3 g / L; (NH4) 2SO4 14 g / L, (NH4) 3PO4 1 g / L. The medium is inoculated with an inoculum, which may be biomass from an earlier culture, left in an amount such that the amount in the starting culture is 5-8 g / L. In the case of cyclical refreshment of the culture, every 10 days, the inoculum is the leaven from the culture brought out of the slant and grown in a bioreactor with a volume of at least 1000 liters. The proper cultivation is carried out for 8 hours (until the biomass yield is 30 g / L) at the temperature of 30-31 ° C and pH 3.7. The pH of the culture is kept constant by adding sulfuric acid or sodium hydroxide. After the cultivation is completed, it is pumped into a buffer tank and cooled to 10 ° C, and then stored in it at 10 ° C for up to 5 hours. In the next step, the biomass is centrifuged in a disc centrifuge at a speed of about 10,000 rpm. The effluent is partially recycled to prepare a new culture, and its excess is discharged to sewage and / or used for the production of horticultural fertilizers. Biomass containing from 18 to 21% of dry matter is pumped into the slurry tank, where it is stored at room temperature for 3-5 hours. The inactivation of the cultivated yeast biomass is obtained by two methods selected depending on the purpose of the yeast mass, and thus:

A - przy przeznaczeniu drożdży na pasze dla zwierząt suszymy je walcowo lub poprzez suszenie rozpyłowe, w temperaturze około 200°C na wlocie i 90°C na wylocie tunelu.A - when the yeast is destined for animal feed, we dry them by roller or spray drying at a temperature of about 200 ° C at the inlet and 90 ° C at the exit of the tunnel.

Suszenie walcowe otrzymanej biomasy odbywa się w temperaturze 155-165°C do osiągnięcia wilgotności poniżej 5% zawartości wody. Wysuszona, pozbawiona uzdolnień biochemicznych, biomasa transportowana jest przenośnikiem ślimakowym do młynka, gdzie jest mielona, tak aby wysuszone drożdże przesiewały się przez sito o wymiarach boków oczek kwadratowych 4 mm. Zmielone drożdże magazynowane są w silosie do 10 godzin, a następnie kierowane są do pakowania. Drożdże pak owane są w worki papierowe z wkładką PE, o masie 25 kg, a następnie paletyzowane i przekazywane do magazynu wyrobów gotowych, gdzie są składowane. Wilgotność względna powietrza w pomieszczeniach magazynowych nie przekracza 65%. Z magazynów zapakowane drożdże przekazywane są do strefy załadunku wyrobów gotowych, gdzie pakowane są do pojazdów transportowych.Roller drying of the obtained biomass takes place at the temperature of 155-165 ° C until the moisture content is below 5% of the water content. The dried, devoid of biochemical abilities, is transported by a screw conveyor to the grinder, where it is ground, so that the dried yeast passes through a sieve with the sides of 4 mm square mesh. The ground yeast is stored in a silo for up to 10 hours and then sent to packaging. The yeast is packed in 25 kg paper bags with a PE liner, then palletized and transferred to the finished products warehouse, where they are stored. The relative air humidity in the storage rooms does not exceed 65%. From the warehouses, the packed yeast is transferred to the finished product loading area, where it is packed into transport vehicles.

B - przy przeznaczeniu drożdży na cele spożywcze drożdże są unieczynniane i/lub rozkładane na elementy składowe komórek drożdżowych z użyciem super kawitacji.B - when yeast is intended for food purposes, yeast is inactivated and / or broken down into components of yeast cells using super cavitation.

Uzyskiwana biomasa może być wykorzystywana jako surowiec do produkcji spożywczej lub/i wysokowartościowy materiał paszowy, szczególnie do stosowania w paszach dla zwierząt gospodarskich i domowych.The obtained biomass can be used as a raw material for food production and / or a high-value feed material, especially for use in feed for domestic and domestic animals.

Claims

Patent claims

1. An industrial method of utilization of waste obtained in the production of biodiesel and waste vegetable fats, in which yeast of the Yarrowia lipolytica species is grown in a medium consisting of an aqueous solution containing a mixture containing glycerin water as a carbon source and degumming at a temperature below 34 ° C, especially from 28 ° C to 31 ° C, oxygenation of the medium above 20% of O2 saturation, maintaining the pH value from 2.5 to 7.5, until substantial consumption of the available carbon source contained in the medium, the cultivation being carried out, in particular, periodically repeatedly , each time replacing a part of the post-culture wort with a fresh portion of the nutrient solution after completion of one cycle, characterized in that

The Yarrowia lipolytica SKOTAN strain deposited with the IBPRS under the accession number KKP 2018 p is cultivated on a medium consisting of an aqueous solution containing as a carbon source from 20.0 to 70.0 g / L of a mixture containing glycerin water, degumming and waste fats Vegetable weight ratio glycerin water: degumming: waste vegetable fats of 30-50%: 30-50%: 10-30%.

2. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the medium additionally comprises at least one component selected from the group consisting of: ammonium sulfate, potassium phosphate, magnesium sulfate, urea, thiamine, sodium hydroxide, yeast extract, corn steep in an amount from 0.5 to 15 g / l nutrient solution.

3. The method according to p. The method of claim 1, wherein the cultivation is carried out at a pH of 3.4 to 3.9, preferably of 3.7 ± 0.1.

4. The method according to p. Process according to claim 1, characterized in that the obtained biomass is spray-dried at a temperature of 200 ° C at the inlet and 90 ° C at the exit of the tunnel, or by roller drying at a temperature of 155-165 ° C until a moisture content of less than 5% is achieved.

5. The method according to p. The process of claim 1, wherein the biomass is subjected to a super cavitation treatment.

6. The method according to p. The process of claim 1, wherein the culturing is carried out in a volume of at least 10,000 liters.

7. The method according to p. A process according to claim 1, characterized in that 15 to 35 g / L of yeast dry matter is obtained from the separated post-culture wort.

8. The method according to p. The process of claim 1, wherein the protein content of the dry biomass ranges from 35 to 45% by weight.

9. The use of the Yarrowia lipolytica SKOTAN strain deposited in IBPRS under the accession number KKP 2018 p for the disposal of a waste mixture containing glycerin water, degumming and waste vegetable fats according to the method defined in claim 1-8.

Use according to claim 1 9. A method according to claim 9, characterized in that the obtained biomass is used in the production of feed or food additives.